2025-08-21 Python进阶8——命名空间作用域

1 命名空间（Namespace）

1.1 命名空间的定义

命名空间是从名称到对象的映射，大多数命名空间通过 Python 字典实现。它的主要作用是避免名称冲突，不同命名空间中的同名名称不会相互干扰。

可以将命名空间类比为文件系统：

• 每个文件夹（命名空间）中不能有相同的文件名（名称）
• 不同文件夹（命名空间）中可以有相同的文件名（名称）

1.2 命名空间的类型

Python 中主要有三种命名空间：

• 内置名称（built-in names）
  • Python 语言内置的名称
  • 例如：函数名 abs()、print()；异常名称 BaseException、Exception 等
  • 这些名称在 Python 解释器启动时就存在
• 全局名称（global names）
  • 模块中定义的名称
  • 包括：函数、类、导入的模块、模块级变量和常量
  • 在模块被加载时创建，通常持续到解释器退出
• 局部名称（local names）
  • 函数或类中定义的名称
  • 包括：函数参数、局部变量、内部函数等
  • 在函数 / 类被调用时创建，在执行结束后销毁

1.3 命名空间的查找顺序

当使用一个名称时，Python 会按以下顺序查找：

1. 局部命名空间（当前函数 / 类内部）
2. 全局命名空间（当前模块）
3. 内置命名空间（Python 内置）

如果在所有命名空间中都找不到该名称，会引发 NameError 异常：

print(undefined_variable)  # 报错：NameError: name 'undefined_variable' is not defined

1.4 命名空间的生命周期

• 内置命名空间：在 Python 解释器启动时创建，直到解释器退出时销毁
• 全局命名空间：在模块被导入时创建，通常直到解释器退出时销毁
• 局部命名空间：在函数 / 类被调用时创建，在执行结束后销毁

特点：无法从外部命名空间访问内部命名空间的对象

1.5 命名空间实例

# 全局命名空间
var1 = 5def some_func():# 局部命名空间（some_func的）var2 = 6def some_inner_func():# 局部命名空间（some_inner_func的）var3 = 7

2 作用域（Scope）

2.1 作用域的定义

作用域是 Python 程序中可以直接访问某个命名空间的文本区域。“直接访问” 指无需使用前缀即可引用名称。

2.2 作用域的类型（LEGB 规则）

Python 中有四种作用域，遵循 LEGB 查找顺序：

• L（Local，局部作用域）
  • 最内层作用域
  • 包含当前函数 / 方法内部定义的变量
  • 例如：函数的参数、在函数内定义的变量
• E（Enclosing，嵌套作用域）
  • 包含非局部也非全局的变量
  • 适用于嵌套函数场景，指外层函数的作用域
  • 例如：函数 A 中定义了函数 B，则 A 的作用域对 B 来说是嵌套作用域
• G（Global，全局作用域）
  • 当前模块的最外层作用域
  • 包含模块级别的变量、函数、类等
• B（Built-in，内置作用域）
  • 包含 Python 内置的名称
  • 最后被搜索的作用域

查找顺序：Local → Enclosing → Global → Built-in

2.3 作用域实例

g_count = 0  # 全局作用域（G）def outer():o_count = 1  # 嵌套作用域（E，对于inner来说）def inner():i_count = 2  # 局部作用域（L）print(i_count)  # 查找顺序：L → E → G → Binner()
outer()

2.4 作用域的特殊说明

• 只有模块、类、函数（def、lambda）会创建新的作用域

• 以下代码块

  不会

  创建新的作用域：

  • if/elif/else 条件语句
  • try/except 异常处理语句
  • for/while 循环语句
  • with 语句
  • 代码块（{}）

实例：

# if语句不会创建新作用域
if True:msg = 'Hello'
print(msg)  # 可以访问，输出：Hello# 循环语句不会创建新作用域
for i in range(3):num = i
print(num)  # 可以访问，输出：2

3 全局变量和局部变量

3.1 全局变量（Global Variables）

• 定义在函数外部的变量
• 可以在整个模块中被访问（函数内外均可）
• 如果函数内部没有同名局部变量，函数可以直接访问全局变量

x = 10  # 全局变量def my_function():print(x)  # 可以访问全局变量my_function()  # 输出：10

3.2 局部变量（Local Variables）

• 定义在函数内部的变量
• 仅在定义它的函数内部有效
• 函数外部无法访问
• 优先级高于全局变量（同名时优先使用局部变量）

def my_function():x = 5  # 局部变量print(x)  # 访问局部变量my_function()  # 输出：5
print(x)  # 报错：NameError: name 'x' is not defined

3.3 全局变量与局部变量的冲突

当函数内部存在与全局变量同名的局部变量时，局部变量会覆盖全局变量：

total = 0  # 全局变量def sum(arg1, arg2):total = arg1 + arg2  # 局部变量，与全局变量同名print("函数内（局部）:", total)  # 输出：30return totalsum(10, 20)
print("函数外（全局）:", total)  # 输出：0（全局变量未被修改）

4 global 和 nonlocal

4.1 global 关键字

用于在函数内部修改全局变量，声明变量为全局变量：

num = 1  # 全局变量def fun1():global num  # 声明num为全局变量print(num)  # 输出：1num = 123   # 修改全局变量print(num)  # 输出：123fun1()
print(num)  # 输出：123（全局变量已被修改）

注意：如果在函数中仅读取全局变量而不修改，不需要使用 global 声明

4.2 nonlocal 关键字

用于在嵌套函数中修改外层函数的变量（非全局变量）：

def outer():num = 10  # 外层函数的变量def inner():nonlocal num  # 声明num为外层函数的变量num = 100     # 修改外层函数的变量print(num)    # 输出：100inner()print(num)  # 输出：100（外层变量已被修改）outer()

4.3 常见错误与解决

尝试在函数中修改全局变量而不使用 global 声明：

a = 10def test():a = a + 1  # 错误：试图修改全局变量但未声明print(a)test()  # 报错：UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

解决方法：

a = 10def test():global a  # 声明为全局变量a = a + 1print(a)  # 输出：11test()

5 总结

1. 命名空间是名称到对象的映射，避免名称冲突，主要有三种类型：内置、全局、局部
2. 作用域是可以直接访问命名空间的区域，遵循 LEGB 查找规则
3. 全局变量在函数外定义，可在整个模块访问；局部变量在函数内定义，仅在函数内有效
4. global 关键字用于在函数内修改全局变量
5. nonlocal 关键字用于在嵌套函数中修改外层函数的变量
6. 只有模块、类、函数会创建新的作用域，其他代码块不会